Doctorado en Ingeniería Estructural
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- Comportamiento sísmico de edificios de concreto reforzado con disipadores histeréticos: propuesta de diseño resiliente conforme a reglamento(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2019-11) Nangullasmu Hernandez, Horacio De JesusEl presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el desarrollo y evaluación de una metodología integral de diseño sísmico de edificios con disipadores de energía que garantice un comportamiento estructural eficiente donde los disipadores sean los únicos que desarrollen comportamiento no lineal, permitiendo como reserva y segunda línea de defensa inelástica a las vigas, con una fluencia incipiente, en caso necesario. A partir de la propuesta de criterios de diseño sísmico que se puedan incluirse fácil y transparentemente a la normatividad vigente, se pretende incentivar a los ingenieros de la práctica profesional el diseño y construcción de estructuras con control de la respuesta sísmica. El presente trabajo de investigación tiene como objetivo principal el desarrollo y evaluación de una metodología integral de diseño sísmico de edificios con disipadores de energía que garantice un comportamiento estructural eficiente donde los disipadores sean los únicos que desarrollen comportamiento no lineal, permitiendo como reserva y segunda línea de defensa inelástica a las vigas, con una fluencia incipiente, en caso necesario. A partir de la propuesta de criterios de diseño sísmico que se puedan incluirse fácil y transparentemente a la normatividad vigente, se pretende incentivar a los ingenieros de la práctica profesional el diseño y construcción de estructuras con control de la respuesta sísmica.
- Estudio del comportamiento de marcos dúctiles de concreto reforzado con contraventeo chevrón(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2010-07) Godínez-Domínguez, Eber AlbertoEl proyecto de investigación tiene como objetivo principal el desarrollo y evaluación de una metodología racional de diseño sísmico de estructuras con base en marcos dúctiles de concreto reforzado con contraventeo concéntrico (tipo chevrón) que garantice un comportamiento estructural satisfactorio y congruente con el modo de falla supuesto. Lo anterior a la fecha, no se ha estudiado con detalle, según la investigación bibliográfica realizada. Esta aportación al conocimiento puede ser aprovechada en un futuro, pues se podría dar, mediante éste y posteriores estudios, una metodología de diseño razonablemente confiable para este tipo de estructuración al ingeniero de la práctica profesional. Por otra parte, durante el estudio se valoraron algunas de las recomendaciones dadas en las Normas Técnicas Complementarias para diseño y construcción de estructuras de concreto (NTCC-04, 2004), las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras Metálicas (NTCEM-04, 2004) y las Normas Técnicas Complementarias para Diseño por Sismo (NTCS-04, 2004), en las cuales se considera que este tipo de sistemas pueden diseñarse como dúctiles (Q=4), aunque como se mencionó, no se dan guías suficientes para realizar un diseño que cumpla con dicho comportamiento. Lo anterior puede quedar abierto a cometer algunos errores por falta del conocimiento del comportamiento de estos sistemas estructurales. Aunque a la fecha no se tiene conocimiento de un diseño original, no se descarta la existencia de éstos.
- Diseño sísmico por desempeño de estructuras esenciales desplantadas en suelos blandos del valle de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2013-11) Diaz Martinez, GerardoEl estudio aquí presentado está dirigido específicamente a los sistemas estructurales de la infraestructura esencial ubicada en la Zona del Lago de la Ciudad de México, la cual se encuentra en inminente riesgo de verse sometida a la ocurrencia de eventos sísmicos de importancia durante su vida útil. El trabajo reportado a continuación representa un esfuerzo encaminado a la formulación de una metodología integral de diseño sísmico que permita que el sistema estructural de las instalaciones esenciales ubicadas en la zona de terreno blando del Distrito Federal cumpla con sus objetivos de diseño cuando se vea sujeto a la ocurrencia del sismo de diseño. Se identifican los casos en los cuales las demandas sísmicas superan los límites aceptables correspondientes al nivel de desempeño de Ocupación Inmediata de las estructuras esenciales cuando éstas se diseñan de acuerdo a los reglamentos actuales de diseño sísmico. Se discuten casos en los cuales un diseño sísmico convencional no garantiza el comportamiento adecuado de las estructuras esenciales y se propone una metodología de diseño basada en desplazamientos que garantice la ocupación de la estructura inmediatamente después de verse sometida a un movimiento severo de terreno. Se corrobora que la metodología de diseño propuesta cumple con el objetivo de mantener la estructura esencial en Ocupación Inmediata ante el sismo de diseño. Mediante demandas sísmicas como rotaciones plásticas y demandas de distorsión máxima de entrepiso se llega a la conclusión de que la metodología propuesta mantiene en umbrales aceptables los valores máximos de las demandas mencionadas. El efecto que sobre las estructuras esenciales tiene la ocurrencia de secuencias sísmicas evento principal – réplicas es estudiado, y se llega a la conclusión de que, en los terrenos blandos del Valle de México, el efecto es más pronunciado bajo ciertas circunstancias relacionadas al contenido de frecuencias del evento principal y la magnitud de la réplica. Se concluye que este efecto puede verse reflejado en un incremento importante de las demandas de distorsión máxima y rotación plástica de los elementos estructurales.
- Reforzamiento de trabes de concreto pretensadas con barras de PRFC externas postensadas desviadas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2017-09) Pinto Carvalho, Luis MiguelEl uso de plásticos reforzados con fibras (PRF) se ha popularizado en las últimas décadas para el reforzamiento externo de estructuras de concreto. No obstante, los límites de la adherencia entre el PRF y el concreto no permiten el uso eficiente de la capacidad del PRF. La aplicación de presfuerzo externo hace más eficiente el uso del PRF, pero requiere cuidado especial en los anclajes y en los puntos de desviación de las barras de presfuerzo. En esta investigación se revisa analíticamente y con ensayes el diseño de un sistema de anclajes comúnmente utilizado en laboratorios con base en tubos de acero rellenos con un mortero altamente expansivo. También se diseña un sistema nuevo de anclajes basándose en cuñas recubiertas con un epóxico, desarrolladas con modelos matemáticos. El efecto de la desviación en las barras de PRF ha sido poco estudiado, por lo cual se desarrolló un modelo analítico para predecir su efecto en la zona de desviación. Con el sistema de anclajes desarrollado y con una predicción adecuada de los efectos de la desviación, se pueden diseñar reforzamientos eficientes y confiables con PRF postensados exteriores para vigas de concreto.
- Determinación de coeficientes aerodinámicos de tenso-estructuras aplicando dinámica de fluidos computacional(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2012-11) Alvarez Arellano, Juan AntonioEn la presente Tesis Doctoral, se estudia el comportamiento de tenso-estructuras ante acciones de viento considerando geometrías básicas mediante estudios en túnel de viento y Dinámica de Fluidos Computacional. Debido a las características geométricas tan particulares, se carece hasta el momento de recomendaciones suficientes, las cuales permitan diseñar tales estructuras de manera racional. Existen diversas razones que dificultan el estudio experimental, como los problemas de escala y de instrumentación. En la presente investigación, se seleccionan geometrías básicas, a partir de las cuales, se pueden obtener diversas configuraciones de cubiertas que se presentan en la práctica profesional. A partir de estudios en túnel de humo, se logra identificar tres modos de separación de flujo generados en la compleja interacción viento-estructura, los cuales explican cuantitativamente la distribución de los coeficientes de presión obtenidos. Se selecciona la forma llamada “silla de montar” generada a partir de arcos circulares y se hace variar el radio de curvatura principal para estudiar su relación con las acciones de viento. Los resultados muestran que, para valores de curvatura gaussiana cercanas a cero se presentan cambios repentinos en los coeficientes de presión y al incrementar el radio de curvatura en la dirección del viento, aumentan a su vez los coeficientes locales de presión. Se observa también que, debido a que la cubierta en estudio se encuentra fijada al suelo, los efectos predominantes son succiones hacia el piso del tunel. Del estudio de la incidencia del viento a 0° y 90°, se observa que, cuando el viento actúa normal al radio principal de la cubierta, el efecto predominante es la succión producida en el centro de la cubierta. Se estudia otro caso, en el que se conserva la curvatura de la superficie y se hace un corte en planta; el corte elíptico disminuye los coeficientes de presión sobre la cubierta. Se estudia también un paraboloide hiperbólico variando la altura de un extremo donde incide el viento, observándose que cuando la cubierta está suspendida en un punto alto, la cubierta es succionada en la dirección del viento. En el mismo caso, también se identifica el punto de estancamiento de manera numérica y experimental basado en estudios de túnel de humo. Otro estudio consiste en una cubierta cónica de base circular considerando variable la altura de la base de la cubierta al anillo superior de la cubierta para tres casos. Se observa que la presencia del anillo ocasiona cambio repentino en los coeficientes de presión cerca del centro de la cubierta, lo que conduce a que la cubierta sea levantada. Se concluye que, para valores grandes de H, las succiones en la cubierta disminuyen, presentándose los valores más altos a medida que la altura H es mínima.
- Metodología de diseño sísmico de sistemas de aislamiento de base mediante el control del daño en contenidos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2013-06) Zúñiga Cuevas, OscarEl objetivo principal de esta tesis consiste en desarrollar e implantar una metodología de diseño basada en el control de la aceleración para la concepción de sistemas estructurales aislados. Los estudios en que se basa la metodología contemplan una región sísmica particular (la costa del Pacífico Mexicano), las propiedades de los sistemas estructurales y dispositivos de aislamiento, así como umbrales aceptables de aceleración para equipos e instrumentos hallados en estructuras típicas (casa habitación, escuelas, hospitales, etc.). En resumen, esta tesis establece relaciones entre las máximas aceleraciones que se generan en los entrepisos y su nivel de aislamiento para obtener las propiedades estructurales de diseño para los dispositivos de aislamiento y su superestructura, de tal manera que los máximos niveles de aceleración en los contenidos de interés sean menores que los límites establecidos como aceptables. México, al ser un país con zonas cuya geología (cercanía a las fallas sísmicas, características del suelo, etc.) lo hacen vulnerable a la acción de los sismos, requiere del desarrollo de nuevas alternativas de control para sus estructuras. El presente trabajo considera como escenario el estado de Guerrero, tanto por el hecho de exhibir sitios de terreno firme, como por la gran cantidad de registros sísmicos disponibles.
- Estudio de peligro sísmico para la ciudad de Chilpancingo, Guerrero(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2010-12) Gama García, AndrésDebido a la cercanía con los epicentros de los macrosismos y a las condiciones geológicas-topográficas muy particulares del valle de Chilpancingo, se justificó la valoración del peligro sísmico. El objetivo principal consistió en un estudio de Peligro Sísmico, con los enfoques de Análisis de Peligro Sísmico Determinista (APSD) y de Análisis de Peligro Sísmico Neo-Determinista (APSND). Sin los modelos geológicos obtenidos con el método SPAC no hubiese sido posible realizar modelos 1D, con el objetivo de valorar y explicar las grandes amplificaciones observadas mediante registros sísmicos. Se determinaron relaciones de atenuación para suelo sedimentario y firme en el valle de Chilpancingo. Se obtuvieron relaciones entre aceleraciones máximas del terreno (PGAH) obtenidas instrumentalmente y las intensidades de Mercalli modificada (IMM) tomadas de mapas de Isosistas. El principal aporte del trabajo es la estimación de los efectos de sitio, observándose al usar la técnica H/V ó HVSR, que cuando se consideran las componentes de las direcciones principales de los registros, las curvas tienden a ser iguales en amplitud y periodo. Sin embargo, al usar esta técnica, no se alcanzan los niveles de amplificación observada en las funciones de transferencia empíricas calculadas entre los sitios RICC (suelo sedimentario) y CHIL (suelo firme), porque se obtienen valores entre tres y cinco veces menores, aunque H/V sí proporciona el periodo del suelo. Un resultado muy importante que muestra claramente la complejidad de la geología local y de la topografía en los efectos de sitio, es la gran diferencia observada entre las funciones de transferencia empíricas RICC/CHIL NS y EO, lo que demuestra que no es posible reproducir completamente con un modelo 1D los efectos de amplificación del valle de Chilpancingo. Por lo tanto, si se quieren estimar con precisión los efectos de amplificación es necesario recurrir a modelos 2D o 3D del valle y así tratar de explicar las diferencias significativas de las funciones de transferencia empíricas promedio horizontales observadas entre las estaciones RICC/CHIL. El análisis de direccionalidad de las ondas sísmicas en el valle, no indica una clara polaridad en el movimiento del suelo, no existe ninguna relación, ni tampoco alguna tendencia, cuando se consideran las direcciones de PGA. Pero si se analizan las direcciones principales de la Intensidad de Arias, que representan la direccionalidad de la energía, se presentan ciertas tendencias sobre todo en CHIL y en RICC. Lo anterior, sugiere que pueden ser menores los efectos de amplificación debido a la topografía y más fuertes los efectos de la geología local, debido principalmente a los estratos profundos y a la geometría alargada del valle. Se valoró el Peligro Sísmico Determinista que producen las diferentes fuentes sísmicas en Chilpancingo, usando relaciones de atenuación calculadas con bases de datos que incluyen información de todas las fuentes sísmicas identificadas. Finalmente, con acelerogramas sintéticos obtenidos con el método de las funciones de Green empíricas, considerando las fuentes sísmicas Ometepec, Acapulco-San Marcos, Guerrero Central y Petatlán, se valoró el peligro sísmico con un enfoque Neo-Determinista. Las estimaciones del peligro sísmico obtenidas por ambos enfoques produjeron resultados bastante similares, lo que da robustez a los mismos, considerando la naturaleza contrastante de estas metodologías.
- Formulación de elementos viga-columna con discontinuidades interiores para el estudio del colapso en estructuras(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2015-06) TENORIO MONTERO, ENRIQUESe formulan e implantan elementos finitos viga-columna con discontinuidades embebidas para modelar la formación de articulaciones en elementos estructurales ante acciones de cargas cuasi-estáticas. Los elementos finitos se desarrollaron mediante la aproximación de funcionales de energía de elementos barras y vigas. En la formulación de estos elementos se desarrollaron vigas delgadas, las cuales incluyen la energía de deformación por flexión, y vigas gruesas que además consideran las deformaciones por cortante. Las matrices de los elementos barras y vigas se agruparon para obtener el elemento viga-columna delgada, el cual puede desarrollar discontinuidades en el desplazamiento axial y en la rotación, así como el elemento viga-columna gruesa que además puede desarrollar discontinuidades en el desplazamiento transversal. El comportamiento constitutivo del elemento viga-columna considera la fuerza normal contra el desplazamiento axial, la fuerza cortante contra la deformación por cortante y el momento contra rotación. Estos modelos constitutivos se implantaron con base en la mecánica del daño. Los comportamientos constitutivos se formularon a partir de resultados de pruebas experimentales o numéricas reportadas en la literatura. Adicionalmente, se implantaron los comportamientos constitutivos de juntas longitudinales entre elementos de concreto para el estudio de túneles construidos con dovelas. Para validar los elementos finitos y modelos constitutivos, se realizaron ejemplos correspondientes a vigas, marcos y túneles dovelados, los cuales se discretizaron con elementos vigas-columnas gruesas y/o delgadas. Los resultados numéricos obtenidos mostraron congruencia con los resultados de pruebas experimentales y numéricas reportadas en la literatura.
- Diseño sísmico de la conexión columna-losa postensada aligerada(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2013-09) Arellano-Mendez, EduardoSe presentan los resultados experimentales de la conexión losa-columna interior de un sistema estructural con sistema de piso formado por losas postensadas aligeradas sin viga. Se estudió el comportamiento de las conexiones a escala 1 a 1. Se presentan los resultados de cuatro elementos reforzados para prevenir la falla de punzionamiento, dos fueron reforzados con estribos y dos pernos conectores de cortante. Se estudia el modo de falla, la resistencia y la ductulidad.
- Comportamiento de edificios regulares estructurados con marcos dúctiles de acero con contraventeo concéntrico en suelo blando(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2011-06) Tapia Hernández, EdgarEsta investigación se concentra en el estudio de edificios de acero estructurados con marcos de acero dúctiles con contraventeo concéntrico. Los marcos con contraventeo caracterizan su comportamiento inelástico ante cargas cíclicas por una rápida distribución de fuerzas internas, una deterioración de la resistencia, una tendencia a la formación de mecanismos de piso suave y fractura ante una excesiva demanda de deformación, de manera que se estudiaron los intervalos de las relaciones de esbeltez de los contravientos para los que se obtienen resultados consistentes con las suposiciones de diseño, contribuciones mínimas al cortante lateral resistente de las columnas del marco en relación a la aportación del sistema de contravientos, resistencia mínimas que deben considerarse en el diseño de las trabes y diseños por capacidad aproximados para diseñar las columnas y las conexiones, asociados a factores de ductilidad y sobrerresistencia específicos para estos sistemas experimentales congruentes con los resultados experimentales y analíticos de esta y otras investigaciones. Esta investigación pretende derivar en técnicas que aplicadas al diseño de marcos de acero dúctiles contraventeados mejoren su respuesta sísmica, cuya influencia, mejoras y limitaciones se presentan y discuten a lo largo de este documento. Los resultados demuestran que la aplicación de las observaciones derivadas de los análisis realizados, permiten evaluar con una mayor certidumbre el comportamiento de edificios estructurados con este sistema, a partir de sencillas premisas de diseño de la etapa elástica.